北海道大學研究生院工學研究院的北島正章助教與山梨大學研究生院綜合研究部的原本英司教授等人組成的國際聯合研究團隊,詳細調查了迄今爲止獲得的關於新型冠狀病毒在下水道等污水中的存在實態的200多篇文獻,並系統地進行整理,全球首次發表了提出污水流行病學調查有助於掌握新型冠狀病毒傳染症(COVID-19)流行情況的綜述論文。
新型冠狀病毒引起的COVID-19全球大流行已成爲國際社會關注的突發公共衛生事件。新型冠狀病毒的主要傳播途徑爲人與人之間的飛沫傳染和接觸傳染,但最新的研究報告顯示,電腦病毒RNA還可能存在於污水中,因此有望將污水用作電腦病毒傳染流行病學的資訊來源。
研究團隊圍繞透過污水流行病學調查掌握COVID-19的傳染流行情況的可能性,以及污水中的新型冠狀病毒檢測方法和新型冠狀病毒健康風險評估相關的資訊,詳細調查了截至目前取得的發現。越來越多的調查案例顯示,不僅在傳染者的糞便中,污水中也檢測出了新型冠狀病毒的RNA,但目前尚未確立從污水樣本中有效檢測新型冠狀病毒的方法,這是實施污水流行病學調查面臨的主要課題之一。另外,評估新型冠狀病毒的暴露途徑及傳染風險的資料也有限,不過,可以利用相關呼吸系統電腦病毒的歷史研究資料進行風險評估和建模,有望爲控制COVID-19傳染做出貢獻。
目前對污水中的新型冠狀病毒存在情況、電腦病毒存活性以及水處理的電腦病毒去除效果瞭解不足,因此並不清楚污水是否參與了新型冠狀病毒傳播。亟需進一步的研究來確立污水流行病學調查方法、查清污水中的新型冠狀病毒存在實態並利用相關的資料。
污水流行病學調查對掌握COVID-19流行情況的作用及研究需求
【研究成果】
COVID-19的胃腸炎病徵及新型冠狀病毒透過糞便的排泄
有報告顯示,部分COVID-19患者出現包括腹瀉在内的胃腸炎病徵,新型冠狀病毒可能會在腸道中增殖。另外,大量研究表明,包括隱性傳染者在内,從新型冠狀病毒傳染者的糞便中檢測出了電腦病毒基因。
污水中的冠狀病毒存在實態
2014年SARS在中國放大時,曾在污水檢測出SARS冠狀病毒的基因。關於新型冠狀病毒,截至目前荷蘭、美國、法國及澳大利亞也相繼報告從污水中檢測出了電腦病毒基因——未處理污水中的電腦病毒基因濃度最高達到每升106個基因拷貝以上,處理過的污水中濃度最高達到每升近105個基因拷貝。
污水中的新型冠狀病毒檢測方法
作爲污水中的電腦病毒濃縮方法,已經開發出利用電腦病毒顆粒在水中主要帶負電的特性使其吸附在正負電荷膜上進行濃縮的方法,以及超濾膜法和超速離心法等。此前從污水中成功檢測出新型冠狀病毒基因的事例就使用了這些現有的濃縮法,不過,這些方法是針對電腦病毒顆粒結構與新型冠狀病毒不同的腸道電腦病毒開發的,因此需要評估其對新型冠狀病毒的有效性。另外,還開發了很多檢測新型冠狀病毒的即時(定量)PCR法,但需要進一步的研究來解決假陰性等問題,建立全球通用的的標準方法。目前尚不清楚污水中的新型冠狀病毒是否具備傳染力,因此能判斷傳染力的方法的開發和應用備受期待。
新型冠狀病毒在水中的存活和滅活
要想了解新型冠狀病毒在污水和環境水中的存活性以及對消毒劑的敏感性,以近緣冠狀病毒爲指標的研究成果被認爲可以作爲參考。這些指標電腦病毒在低溫(4℃)的水中更容易存活,還會受有機物質數量和生物活性等水質的影響,根據條件的不同,存活率降低99%需要幾十天以上。據世界衛生組織(WHO)報告,雖然尚未獲得資料,但新型冠狀病毒與腸道電腦病毒相比在環境中的存活性更低,有望透過現有的淨水和污水處理法充分去除或滅活電腦病毒。
不明之處與研究需求
目前尚不清楚污水是否與新型冠狀病毒的傳播有關,需要明確其在環境中的存活性以及利用各種水處理法去除和滅活新型冠狀病毒的效果。爲此,需要建立從含有低濃度電腦病毒的水樣中檢測新型冠狀病毒的標準方法。另外,還有望利用透過其他呼吸系統電腦病毒獲得的知識,來評估暴露於污水和環境水中傳染新型冠狀病毒的健康風險。污水流行病學調查能提供關於處理區域内的傳染流行情況的有用資訊,並透過定期監測早期發現疫情,由此可以適當採取防止傳染擴大的對策,此類調查需要國際社會合作推進。
論文資訊
題目:SARS-CoV-2 in wastewater: State of the knowledge and research needs
期刊:Science of the Total Environment
DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.139076
文:JST客觀日本編輯部